电子束焊机

高度的灵活性，多品种，开发设计和制造，三十多年电子束应用积累专有技术，部件设计最优化等等。

由于电子束焊接包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学、自动控制和计算机等多学科技术，对国内一般厂商来说技术难度较大，而引进费用又昂贵，为此桂林电气科学研究所结合国外技术及多年从事电子束技术研究开发经验，研制成功了我国第一条国产双金属锯带生产线设备。其中高压电源是双金属锯带焊接设备的关键技术之一，它主要为电子枪提供加速电压，其性能好坏直接决定电子束焊接工艺和焊接质量。为此许多电子束焊机制造商及研究机构均对高压电源的可靠性、高压保护、高压打火对焊件的影响进行了研究，并相应制造出具有较高性能的高压电源，以满足不同的电子束焊机的需要[2~3]。由于双金属焊接要求平行焊缝,要用高压电子束焊机(100kV以上)焊接双金属锯带。目前我国还不能生产高压电子束焊机，为此开展高压电源的开发和研究工作是非常必要的。本文介绍的是双金属锯带生产线上的高压焊机用的高压电源，其控制方式、高压保护技术与其它类高压电源具有不同之处，对研究高压电源的调节技术、高压打火保护具有借鉴意义。

由于电子束焊机的这些特点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接包含了机械、真空、高电压和电磁场理论、电子光学、自动控制和计算机等多学科技术。世界上主要的电子束焊机生产商有德国的波宾pro-beam、英国的CVE、法国的泰克米特、以及乌克兰的巴顿等，国内目前主要有桂林狮达、桂林实创、中科电气等。值得注意的是，越来越多的国外企业在中国设有工厂和办事处，使中外电子束技术的交流得到更广泛的传播。

真空电子束焊接(EBW-NV)在汽车制造领域一直倍受重视。例如，手动变速器中同步环与齿轮的非真空电子束焊接，生产率已超过500件/h。德国Aachen大学焊接研究所在进行非真空实验中，以11m/min的焊接速度获得优质焊接接头，目前正在达到25m/min的焊接速度，以满足汽车工业的需要。美国是世界上非真空电子束焊接的最大用户。有资料表明，20世纪80年代在美国已经有50台非真空电子束焊机在运行，其中包括从欧洲引进的设备，主要是用于汽车制造业中。

从20世纪80年代我国开始研究电子束焊接，其中重点研究的是汽车重型齿轮的焊接。这是因为随着汽车的发展，汽车重型齿轮需求也越来越大，采用传统的焊接方法制造，存在着劳动生产率低、焊接变形大、接头质量不易保证、消耗大、劳动条件恶劣等问题。北京航空工艺研究所、中科院北京电工所等单位对此进行了深入的研究，分别研制了齿轮专用焊机，在中科院电工所已形成一定批量生产规模。此外，哈尔滨焊接研究所在非真空电子束焊接技术研究领域、桂林电器科学研究所在60kV中压被真空电子束焊机的开发研制中都进行了大量的研究工作，卓有成效。另外，陕西汽车厂已成功应用双头电子束焊接后桥。

国外电子束焊接发展可归结为:超高能密度装置研制、设备智能化柔性化、电子束流特性诊断、束流与物质作用机制研究以及非真空电子束焊设备及工艺的研究等。

在日本，加速电压600kV、功率300kW的超高压电子束焊机已问世，一次可焊200mm的不锈钢，深宽比达70:1。

日、俄、德开展了双枪及填丝电子束焊技术的研究。在对大厚度板第一次焊接的基础上，通过第二次填丝来弥补顶部下凹或咬边缺陷;日本采用双抢实现了薄板的超高速焊接，反面无飞溅，成形良好。

法国研制成功的双金属和三金属薄带材电子束焊接机也颇引人关注。

关于非真空电子束焊接，德国实现了母材为AlMg0.4Si1.2的旋转件的填丝焊接，加丝材料为AlMg4.5Mn，送丝速度35m/min，焊接速度高达60m/min.该研究在斯图加特大学的25kW电子束焊机上完成。

非真空电子束焊接在汽车制造领域一直倍受重视。例如，手动变速器中同步环与齿轮的非真空电子束焊接，生产率已超过500件/小时。

最近，德国和波兰的学者共同研制了真空电子束焊接时安装于真空室中的非接触测温装置，测量点最小直径1.8mm，主要用于陶瓷和硬质合金的钎焊，该装置可排除随机的热流的干扰，测量精度高。在等离子弧焊接方面，变极性等离子弧焊以及铝合金穿孔等离子立焊是关注点之一。

利用电子束作为热源的焊接方法。如图电子束焊原理图所示﹐热阴极(或灯丝)发射的电子﹐在真空中被高压静电场加速﹐经磁透镜产生的电磁场聚集成功率密度高达1.5×105瓦/厘米2的电子束(束径为0.25~1毫米)﹐轰击到工件表面上﹐释放的动能转变为热能﹐熔化金属﹐焊出既深又窄的焊缝(深/宽比可达10﹕1~30﹕1)﹐焊接速度可达125~200米/时﹐工件的热影响区和变形量都很校电子束的焊接工作室一般处於高真空状态﹐压力为10-1~100帕﹐称为高真空电子束焊。处於低真空状态时压力为100~10000帕﹐称为低真空电子束焊。在大气中焊接的称为非真空电子束焊。真空工作室为焊接创造高纯洁的环境﹐因而不需要保护气体就能获得无氧化﹑无气孔和无夹渣的优质焊接接头。随著工作室气压的增加﹐电子束散焦程度增大﹐焊缝的深/宽比减校电子束焊机有两类﹕低压电子束焊机的加速电压为30~60千伏﹔高压电子束焊机的加速电压可达175千伏。电子束焊可焊接所有的金属材料和某些异种金属接头﹐从箔片至板材均可一道焊成﹐钢板可焊厚度达100毫米﹐铝板达150毫米﹐铜板可达25毫米。碳钢在真空中焊接时﹐由於钢中原含有的气体会释放出来﹐焊缝金属容易产生微气孔。电子束焊机成本高。工件装配﹑接缝与电子束对正﹐都要求有较高的精度。但电子束焊的多能性和高精度﹐往往能补偿其高成本﹐因此在汽车﹑原子能﹑航空﹑航天等许多工业中已成为重要的焊接方法之一。